Δ - แลคโตนทำปฏิกิริยากับเบสอย่างไร

Δ - แลคโตนเป็นคลาสของไซคลิกเอสเทอร์ที่มีโครงสร้างวงแหวนห้าสมาชิก ในฐานะซัพพลายเออร์ Δ - แลคโตนที่เชื่อถือได้ ฉันมักถูกถามเกี่ยวกับปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตนแบบมีฐานอยู่บ่อยครั้ง ในบล็อกโพสต์นี้ ผมจะเจาะลึกรายละเอียดว่า Δ - แลคโตนทำปฏิกิริยากับเบสอย่างไร รวมถึงกลไกการเกิดปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น และการใช้งานจริงบางประการ

กลไกการเกิดปฏิกิริยา

ปฏิกิริยาระหว่าง Δ - แลคโตนและเบสมักเป็นไปตามกลไกการแทนที่นิวคลีโอฟิลิกเอซิล เบสซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอน สามารถทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไทล์และโจมตีคาร์บอนิลคาร์บอนของ Δ - แลคโตน

ลองพิจารณาฐานทั่วไป B⁻ ที่ทำปฏิกิริยากับ Δ - แลคโตน ขั้นตอนแรกคือการโจมตีนิวคลีโอฟิลิกของฐานบนคาร์บอนิลคาร์บอนของแลคโตน พันธะคู่คาร์บอน - ออกซิเจนของกลุ่มคาร์บอนิลนั้นมีโพลาไรซ์ โดยอะตอมของคาร์บอนมีประจุบวกบางส่วน ฐานจะบริจาคอิเล็กตรอนคู่หนึ่งให้กับคาร์บอนิลคาร์บอน กลายเป็นตัวกลางจัตุรมุข

-
\mathrm{R_1R_2C - CO - O - CH_2CH_2} + \mathrm{B^-} \longrightarrow \left[ \mathrm{R_1R_2C - \overset{-}{O} - \mathrm{O - CH_2CH_2} - \mathrm{B} \right]
-

ตัวกลางทรงสี่หน้านี้ไม่เสถียร อะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบจะปฏิรูปพันธะคู่ของคาร์บอน - ออกซิเจน และกลุ่มที่ออกจากกันจะถูกไล่ออก ในกรณีของ Δ - แลคโตน หมู่ที่ออกมาคือไอออนอัลคอกไซด์ที่ได้มาจากวงแหวน - การเปิดแลคโตน

-
\left[ \mathrm{R_1R_2C - \overset{-}{O} - \mathrm{O - CH_2CH_2} - \mathrm{B} \right] \longrightarrow \mathrm{R_1R_2C = O} + \mathrm{CH_2CH_2O^-} + \mathrm{B}
-

อัลคอกไซด์ไอออนสามารถทำปฏิกิริยากับแหล่งโปรตอน (เช่น น้ำในตัวกลางที่เป็นน้ำ) เพื่อสร้างแอลกอฮอล์

ประเภทของฐานและผลกระทบ

เบสไฮดรอกไซด์

เมื่อ Δ - แลคโตนทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน ((\mathrm{OH^-})) ปฏิกิริยาจะค่อนข้างตรงไปตรงมา ไอออนไฮดรอกไซด์ทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไทล์และโจมตีคาร์บอนิลคาร์บอนของแลคโตน วงแหวนเปิดออก และผลิตภัณฑ์คือไฮดรอกซี-คาร์บอกซิเลทไอออน

ตัวอย่างเช่น หากเรามี Δ - แลคโตนแบบง่าย:
-
\mathrm{O - CH_2CH_2CH_2CO} + \mathrm{OH^-} \longrightarrow \mathrm{HO - CH_2CH_2CH_2COO^-}
-

ในการทำงานที่เป็นกรด ไอออนคาร์บอกซิเลทจะถูกโปรตอนให้กลายเป็นกรดไฮดรอกซี-คาร์บอกซิลิก

เบสอัลคอกไซด์

เบสอัลคอกไซด์ ((\mathrm{RO^-})) ก็สามารถทำปฏิกิริยากับ Δ - แลคโตน ได้เช่นกัน กลไกการเกิดปฏิกิริยาคล้ายกับเบสไฮดรอกไซด์ ไอออนอัลคอกไซด์จะโจมตีคาร์บอนคาร์บอนิล และวงแหวนจะเปิดออก ผลิตภัณฑ์นี้คือเอสเทอร์และอัลคอกไซด์ไอออน

-
\mathrm{O - CH_2CH_2CH_2CO} + \mathrm{RO^-} \longrightarrow \mathrm{RO - CH_2CH_2CH_2COO^-}
-

ธรรมชาติของกลุ่มอัลคิลในอัลคอกไซด์อาจส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาได้ ตัวอย่างเช่น อัลคอกไซด์ขนาดใหญ่อาจมีอุปสรรคด้านสเตอริก ซึ่งสามารถชะลออัตราการเกิดปฏิกิริยาได้

เบสเอมีน

เอมีนยังสามารถทำหน้าที่เป็นเบสและทำปฏิกิริยากับ Δ - แลคโตน อย่างไรก็ตามปฏิกิริยากับเอมีนนั้นซับซ้อนกว่า เอมีนมีความเป็นด่างน้อยกว่าไอออนไฮดรอกไซด์หรืออัลคอกไซด์ในบางกรณี ปฏิกิริยาอาจเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของสารตัวกลางคล้ายเอไมด์

เอมีนจะโจมตีคาร์บอนิลคาร์บอนของแลคโตน และหลังจากหลายขั้นตอน อาจเกิดเอไมด์และแอลกอฮอล์ขึ้นได้

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้น

ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตนที่มีเบส ขึ้นอยู่กับลักษณะของเบสและสภาวะของปฏิกิริยา

• กรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์: เมื่อทำปฏิกิริยากับเบสไฮดรอกไซด์ในตัวกลางที่เป็นน้ำ ผลิตภัณฑ์หลักคือ กรดไฮดรอกซี - คาร์บอกซิลิกและน้ำ ตัวอย่างเช่นปฏิกิริยาของγ - butyrolactone (ประเภทของΔ - Lactone) กับโซเดียมไฮดรอกไซด์จะให้กรด 4 - ไฮดรอกซีบิวทาโนอิกและโซเดียมไฮดรอกไซด์
• เอสเทอร์: เมื่อทำปฏิกิริยากับเบสอัลคอกไซด์จะเกิดเอสเทอร์ ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตน กับโซเดียมเมทอกไซด์สามารถผลิตเมทิลเอสเตอร์ของกรดไฮดรอกซี - คาร์บอกซิลิกที่สอดคล้องกัน
• เอไมด์: ในกรณีที่เกิดปฏิกิริยากับเอมีน เอไมด์คือผลผลิตที่มีศักยภาพ โครงสร้างของเอไมด์ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเอมีนและแลคโตน

การใช้งานจริง

ปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตนที่มีเบสมีการใช้งานจริงหลายประการในด้านการสังเคราะห์สารอินทรีย์และอุตสาหกรรมยา

ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ ปฏิกิริยาเหล่านี้สามารถใช้เพื่อเตรียมสารประกอบเชิงฟังก์ชันได้หลากหลาย ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของเอสเทอร์จาก Δ - แลคโตนและอัลคอกไซด์อาจเป็นขั้นตอนที่มีประโยชน์ในการสังเคราะห์โมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อน กรดไฮดรอกซี - คาร์บอกซิลิกที่ได้จากปฏิกิริยากับเบสไฮดรอกไซด์สามารถดัดแปลงเพิ่มเติมเพื่อสร้างสารประกอบที่สำคัญอื่น ๆ ได้

ในอุตสาหกรรมยา Δ - แลคโตนและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาของมันมีบทบาทสำคัญ อนุพันธ์ของΔ - Lactone บางตัวถูกใช้เป็นตัวกลางในการสังเคราะห์ยาฮอร์โมนสเตียรอยด์ ตัวอย่างเช่น,9α - โอ้ - 4AD-เอสเตร - 4 - เอเน - 3.17 - ไดโอน, และ1,5 - ไดออกโซ - 7aβ - เมทิล - 3aα - เฮกซะไฮโดรอินเดน - 4α - กรดโพรพิโอนิกเป็นตัวกลางที่สำคัญ ปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตนกับเบสอาจเป็นขั้นตอนสำคัญในเส้นทางการสังเคราะห์

บทสรุป

ปฏิกิริยาของ Δ - แลคโตนกับเบสเป็นกระบวนการพื้นฐานและสำคัญในเคมีอินทรีย์ การทำความเข้าใจกลไกการเกิดปฏิกิริยา ประเภทของเบสที่เกี่ยวข้อง และผลิตภัณฑ์ที่เกิดขึ้นถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักเคมีอินทรีย์และผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้อง

ในฐานะซัพพลายเออร์ Δ - Lactone ฉันมุ่งมั่นที่จะจัดหาผลิตภัณฑ์ Δ - Lactone คุณภาพสูงสำหรับการใช้งานต่างๆ หากคุณสนใจที่จะซื้อ Δ - แลคโตน สำหรับการวิจัยหรือความต้องการทางอุตสาหกรรมของคุณ หรือหากคุณมีคำถามใดๆ เกี่ยวกับปฏิกิริยาของมันกับเบส โปรดติดต่อฉันเพื่อขอการเจรจาซื้อ ฉันยินดีอย่างยิ่งที่จะช่วยเหลือคุณในการค้นหาผลิตภัณฑ์ที่เหมาะสมและให้การสนับสนุนทางเทคนิค

อ้างอิง

• มีนาคม เจ. เคมีอินทรีย์ขั้นสูง: ปฏิกิริยา กลไก และโครงสร้าง ไวลีย์ 2007.
• Carey, FA, & Sundberg, RJ เคมีอินทรีย์ขั้นสูง ส่วน A: โครงสร้างและกลไก สปริงเกอร์, 2007.